「升級」CRISPR？Cell子刊揭示比Cas9更有效、更安全的酶

Cas9是CRISPR基因編輯最流行的酶，但科學家們最近找到了確鑿的證據，證明其效力和精確度低於較少使用的CRISPR蛋白Cas12a。 由於Cas9更有可能錯誤地編輯植物或動物的基因組，破壞其正常的功能，所以科學家們建議使用Cas12a以確保更安全有效的基因編輯。

CRISPR是近年來最重要的科學突破之一，這種技術可以快速且廉價的對基因進行改造。

最近，德克薩斯大學奧斯汀分校的科學家們表示，他們已經升級了這項技術，使其具備更準確的基因編輯能力和更高的安全性。這一研究有望打開實用性基因編輯的大門，足以安全地用於人類。

研究團隊發現，CRISPR基因編輯系統中第一個且應用最普遍的Cas9酶，在效力和精確度低於另一種應用較少的Cas12a酶。相關研究成果於8月2日發表在Cell子刊《Molecular cell》上。

「總體目標是找到大自然賦予我們的最佳酶，然後使CRISPR基因編輯系統運轉得更好，我們不應該僅滿足於使用第一種發現的酶。」本研究的合作研究者Ilya Finkelstein教授說。

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Cas9的局限性

CRISPR基因編輯技術是細菌用來抵禦病毒的一種天然機制，通過它，科學家能夠更多地了解人類基因，並可以對植物、動物乃至人體進行基因改造。未來，許多人希望CRISPR能夠幫助治療人類疾病，以及創造出具有更高產量或能抵抗乾旱和害蟲的農作物。

但是目前流行的CRISPR/Cas9系統有時會靶向基因組中的錯誤位置，將這種方法直接應用於人類有時是災難性的，它可能無法治癒遺傳疾病，還會將健康細胞轉變為癌細胞。

Cas12a與DNA結合

之前已有的一些研究暗示Cas12a比Cas9更具選擇性，但仍有較大爭議。研究人員認為，他們的這項最新研究證明了Cas12a是一種比Cas9更精確的基因編輯手術刀，為學術界的爭論畫下了句號。

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Cas12a的優勢

由Isabel Strohkendl和Rick Russell教授領導的研究小組發現，Cas12a帶有一小段用RNA編寫的遺傳密碼，會與病毒DNA中編寫的目標遺傳密碼串相匹配。當碰到一些DNA時，Cas12a開始試圖通過形成鹼基對來與它結合，並從一端開始前進，以檢測DNA與RNA相匹配的程度。它會像魔術貼一樣綁定到基因組目標上，在沿途的每個點緊密結合卻又不會牢固到難以分離，這樣它會在整個區域都有良好匹配時才能順利進行編輯。

而Cas9的每個鹼基對會緊緊地粘在一起，就像502膠水一樣。如果每側的前幾個字母匹配良好，那麼Cas9已經與DNA緊密結合了。換句話說，Cas9會關注基因組目標中的前七個或八個字母，但後面的過程卻不太會被注意，這意味著它很容易忽略過程中的不匹配，從而導致了它的編輯錯誤。

「Cas12a的結合方式使得鹼基對形成的過程更加可逆。」Isabel解釋道， 「換句話說，Cas12a可以更好地檢查每個鹼基對，然後再轉到下一個鹼基對。七到八個字母后，Cas9停止檢查，而Cas12a繼續檢查大約18個字母。」

但研究人員表示Cas12a仍然不夠完美，該研究還提出了進一步改進Cas12a的設想，也許有一天會實現創建「精確手術刀」的夢想，即一種基本上無錯的基因編輯工具。「總的來說，Cas12a更好，但是依然有缺陷。所以，我們還有很多挑戰。」Finkelstein表示道。

責編：浮蘇

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參考資料：1）How to make the gene-editing tool CRISPR work even better

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